Question

氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在高溫的氮?dú)饬髦�，通過(guò)以下反應(yīng)制得：
SiO₂（s）+C（s）+N₂（g）

高溫

 Si₃N₄（s）+CO（g）
（1）配平反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，并標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目．
（2）該反應(yīng)的氧化劑是

 

，其還原產(chǎn)物是

 

．
（3）上述反應(yīng)進(jìn)程中能量變化示意圖如圖1，試在圖象中用虛線表示在反應(yīng)中使用催化劑后能量的變化情況．

（4）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．升高溫度，其平衡常數(shù)

 

（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（5）該化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖2所示，t₂時(shí)引起v_正突變、v_逆漸變的原因是

 

，t₃引起變化的因素為

 

，t₅時(shí)引起v_逆大變化、v_正小變化的原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)升降總數(shù)相等以及質(zhì)量守恒來(lái)解答；
（2）所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物為氧化劑，氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)生成還原產(chǎn)物．
（3）反應(yīng)中使用催化劑后能降低反應(yīng)的活化能，進(jìn)而加快反應(yīng)速率；
（4）書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，固體和純液不代入表達(dá)式，反應(yīng)物的總能量比生成物的總能高所以正反應(yīng)為反熱反應(yīng)．

解答：解：（1）Si的化合價(jià)前后未變，N的化合價(jià)由0降為-3，C的化合價(jià)由0升為+2，生成1個(gè)Si₃N₄化合價(jià)降低12，生成1個(gè)CO化合價(jià)升高2，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等以及質(zhì)量守恒得，，
故答案為：；
（2）所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑，氧化劑被還原得到的生成物是還原產(chǎn)物，所以N₂是氧化劑，Si₃N₄是還原產(chǎn)物．
故答案為：N_2^； Si₃N₄；
（3）催化劑后能降低反應(yīng)的活化能，進(jìn)而加快反應(yīng)速率，故答案為：；
（4）書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，固體和純液不代入表達(dá)式，所以K=

c6(CO)

c2(N2)

，其正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，其平衡常數(shù)減小，故答案為：

c6(CO)

c2(N2)

；減小；
（5）t₂時(shí)引起v_正突變、v_逆漸變的原因是，增大了氮?dú)獾臐舛�，平衡正向正向移�?dòng)，v_正＞v_逆，t₃時(shí)速率變大，但平衡未移動(dòng)，而兩邊的化學(xué)計(jì)量數(shù)不等，故不是增大壓強(qiáng)，而引起變化的因素是加入（使用）了（正）催化劑；t₅時(shí)引起v_逆、v_正都變大，但v_逆＞v_正平衡正向移動(dòng)，所以變化的原因是升高溫度或縮小容器體積，
故答案為：增大了氮?dú)獾臐舛龋患尤耄ㄊ褂茫┝耍ㄕ�）催化劑；升高溫度或縮小容器體積．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生有關(guān)氧化還原反應(yīng)中的有關(guān)概念、配平，電子轉(zhuǎn)移等，化學(xué)平衡的圖象知識(shí)，可以根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行回答．